ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ СО ВСТРЕЧНЫМИ ЗАКРУЧЕННЫМИ ПОТОКАМИ Российский патент 2004 года по МПК B01D45/12 D04C3/06 

Изобретение относится к технике пылеулавливания различных пищевых материалов, а более конкретно к аппаратам с активной гидродинамикой, и может быть использовано в пищевой промышленности для улавливания сахарной пыли, казеина, растворимого кофе, какао, муки из пневмотранспортной линии и других пищевых пылевидных материалов.

Известны пылеуловители со встречными закрученными потоками (ВЗП), имеющие цилиндрический корпус с вертикальной осью симметрии, в верхней части которого установлен завихритель нисходящего закрученного потока запыленного воздуха, а в нижней части аппарата осесимметрично установлен патрубок с тангенциальным однозаходным завихрителем восходящего закрученного потока [1].

Известны также пылеуловители ВЗП, у которых завихритель восходящего закрученного потока выполнен в виде одного или двухзаходного винта [2].

Недостатком таких пылеуловителей ВЗП является то, что однозаходные тангенциальные и винтовые завихрители создают неустойчивое гидродинамическое поле скоростей восходящего закрученного потока, обеспечивая двухволновую его структуру по сечению аппарата и снижая тем самым пылеулавливающую способность аппарата.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа [3] , является аппарат ВЗП для грануляции пылевидных материалов, являющийся одновременно и высокоэффективным пылеуловителем. Этот аппарат ВЗП снабжен четырехзаходным винтовым завихрителем восходящего закрученного потока, который в отличие от двухзаходных [2] завихрителей создает четырехволновую верхнюю границу потока и таким образом симметрично расширяет его по сечению аппарата.

Недостатком такого аппарата ВЗП как пылеуловителя является то, что его четырехзаходный завихритель винтового типа, размещенный внутри патрубка для восходящего потока, создает достаточно высокое гидравлическое сопротивление и имеет достаточно высокую себестоимость изготовления.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении гидравлического сопротивления как завихрителя восходящего потока, так и аппарата, а также снижение себестоимости аппарата и повышение его улавливающей способности.

Это достигается тем, что в пылеуловителе со встречными закрученными потоками, выполненном из полой цилиндрической рабочей камеры с вертикальной осью симметрии, в верхней части которой осесимметрично установлен патрубок для очищенного воздуха, имеющий меньший, чем у камеры диаметр, а к нижней части камеры прикреплен конический бункер, ось которого пересекается с осью камеры, при этом в верхней части камеры к ее боковой поверхности тангенциально прикреплен патрубок для подвода нисходящего закрученного потока, ось которого с осью камеры перекрещивается, кроме того, в нижней части камеры и соосно с ней установлен патрубок для подвода восходящего закрученного потока с помощью аксиального лопаточного завихрителя, размещенного внутри торцевой части патрубка, вокруг которого осесимметрично установлена отбойная шайба, патрубок восходящего потока снабжен раструбом, а завихритель восходящего потока выполнен в виде распределительной шайбы в форме двойного конуса с сомкнутыми основаниями и с возможностью его перемещения вверх - вниз вдоль оси относительно торца раструба, кроме того, диаметр распределительной шайбы выполнен соизмеримым с торцевым диаметром раструба, и при этом на нижней поверхности распределительной шайбы жестко установлены по кривым линиям направляющие лопатки. Кривизна направляющих лопаток соответствует кривизне спирали Архимеда. Число лопаток завихрителя восходящего потока выполняют от четырех до восьми. Угол конусности раструба равен 35-60^o. Высота раструба составляет 1/5 часть от диаметра распределительной шайбы. Высота направляющих лопаток составляет 1/5 часть от диаметра шайбы. Диаметр распределительной шайбы составляет от 1/7 до 1/2 части от внутреннего диаметра рабочей камеры. Высота направляющих лопаток на оси равна нулю.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид аппарата со встречными закрученными потоками (ВЗП) с осевым сечением и местными вырывами. На фиг.2 изображен завихритель восходящего потока с осевым сечением. На фиг. 3 изображено сечение А-А фиг.2. На фиг.4 изображено сечение Б-Б фиг.1.

Пылеуловитель ВЗП конструктивно состоит из полой цилиндрической рабочей камеры 1 диаметром D с вертикальной осью симметрии. В потолочной части камеры осесимметрично установлен патрубок 2. К нижнему торцу цилиндрической камеры 1 прикреплен конический бункер 3, причем так, что оси камеры 1 и бункера 3 пересекаются. К боковой поверхности камеры 1 вблизи потолочной части прикреплен тангенциально патрубок 4. В нижней части пылеуловителя вдоль оси камеры 1 размещен патрубок 5 для подвода восходящего потока, к патрубку 5 прикреплена отбойная шайба 6. Вдоль оси патрубка 5 подвижно установлен стержень 7 на, котором жестко закреплена распределительная шайба 8 диаметром d. Торец батрубка 5 снабжен раструбом 9, имеющим высоту h. Относительно торца патрубка 5 конусность раструба 9 составляет угол α. Шайба 8 конструктивно выполнена из двух соединенных основаниями конусов. Вершина нижнего конуса жестко соединена со стержнем 7. Коническая поверхность нижнего конуса снабжена направляющими лопатками 10, которые имеют максимальную высоту t и жестко установлены по спиральным кривым, например по спирали Архимеда.

Пылеуловитель работает следующим образом.

Патрубок 2 пылеуловителя присоединяют к вентилятору высокого давления или газодувке, при включении которых по патрубку 2 начинается отсос воздуха, очищаемого от пыли в пылеуловителе ВЗП. К патрубкам 4 и 5 подсоединяют трубопроводы пневмотранспорта, по которым перемещается запыленный воздух. Попадая в патрубок 4, частицы пыли влетают по касательной к внутренней стенке камеры 1 и за счет действия центробежной силы интенсивно прижимаются к стенке 1, продолжая двигаться закрученным потоком, и одновременно за счет силы тяжести начинают снижаться вдоль стенки камеры 1 в ее нижнюю часть. Попадая в патрубок 5, частицы пыли движутся с потоком воздуха вверх вдоль оси вокруг стержня 7 и далее, проходя через раструб 9, попадают на нижний конус шайбы 8 в межлопаточное пространство, где запыленный воздух закручивается и выбрасывается в объем камеры 1 под углом α, устремляясь под этим углом вверх к стенке камеры 1. При этом закрутка запыленного воздуха, вылетающего из межлопаточного пространства шайбы 8, направлена в ту же сторону, что и закрутка запыленного воздуха, вылетающего из тангенциального патрубка 4, но вдоль оси камеры 1 эти два потока движутся встречно. При таком процессе частицы пыли претерпевают равномерное воздействие центробежной силы по всей высоте рабочей камеры 1, что значительно повышает пылеулавливающую способность аппарата.

Применение в пылеуловителе ВЗП заявляемого завихрителя 8 для восходящего потока обеспечивает значительное снижение гидравлического сопротивления в сравнении с завихрителем восходящего потока аппарата-прототипа.

Применение подвижного стержня 7 для распределительной шайбы 8 позволяет перемещать шайбу 8 вверх-вниз на расстояние S и таким образом управлять восходящим закрученным потоком и находить оптимальное значение гидравлического сопротивления при максимальном значении пылеулавливающей способности аппарата.

Источники информации
1. Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984 г., стр.221, рис. 6.25 б.

2. Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984 г., стр.221, рис. 6.25 а.

3. Земляков Н.В. Разработка аппарата для осуществления процесса грануляции пылевидных материалов во встречных закрученных потоках. Кандидатская диссертация, Москва, Московский ордена Трудового Красного Знамени текстильный институт им. A.H.Kocыгинa, 30.09.1982.

Изобретение предназначено для пылеулавливания различных пищевых материалов и может быть использовано в пищевой промышленности для улавливания сахарной пыли, казеина, растворимого кофе, какао, муки из пневмотранспортной линии и других пищевых пылевидных материалов. Пылеуловитель включает рабочую камеру, конический бункер, патрубки. Завихритель восходящего потока выполнен в виде распределительной шайбы в форме двойного конуса с сомкнутыми основаниями и с возможностью ее перемещения вверх-вниз вдоль оси относительно торца трубчатого патрубка, при этом торец трубчатого патрубка снабжен коническим раструбом с определенным углом конусности, кроме того, диаметр распределительной шайбы выполнен соизмеримым с торцевым диаметром раструба, и при этом на нижней поверхности распределительной шайбы жестко установлены по кривым линиям направляющие лопатки. Технический результат: снижение гидравлического сопротивления как завихрителя восходящего потока, так и аппарата, а также снижение себестоимости аппарата и повышение его улавливающей способности. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Пылеуловитель со встречными закрученными потоками, выполненный из полой цилиндрической рабочей камеры с вертикальной осью симметрии, в верхней части которой осесимметрично установлен патрубок для очищенного воздуха, имеющий меньший, чем у камеры, диаметр, а к нижней части камеры прикреплен конический бункер, ось которого пересекается с осью камеры, при этом в верхней части камеры к ее боковой поверхности тангенциально прикреплен патрубок для подвода нисходящего закрученного потока, ось которого с осью камеры перекрещивается, кроме того, в нижней части камеры и соосно с ней установлен патрубок для подвода восходящего закрученного потока с помощью аксиального лопаточного завихрителя, размещенного внутри этого патрубка в его торцевой части, вокруг которого осесимметрично установлена отбойная шайба, отличающийся тем, что патрубок восходящего потока снабжен раструбом, а завихритель восходящего потока выполнен в виде распределительной шайбы в форме двойного конуса с сомкнутыми основаниями и с возможностью его перемещения вверх-вниз вдоль оси относительно торца раструба, кроме того, диаметр распределительной шайбы выполнен соизмеримым с торцевым диаметром раструба и при этом на нижней поверхности распределительной шайбы жестко установлены по кривым линиям направляющие лопатки.2. Пылеуловитель по п.1, отличающийся тем, что кривизна направляющих лопаток соответствует кривизне спирали Архимеда.3. Пылеуловитель по п.1, отличающийся тем, что число лопаток завихрителя восходящего потока выполняют от четырех до восьми.4. Пылеуловитель по п.1, отличающийся тем, что угол конусности раструба равен 35÷60°.5. Пылеуловитель по п.1, отличающийся тем, что высота раструба составляет 1/5 диаметра распределительной шайбы.6. Пылеуловитель по п.1, отличающийся тем, что высота направляющих лопаток составляет 1/5 диаметра шайбы.7. Пылеуловитель по п.1, отличающийся тем, что диаметр распределительной шайбы составляет от 1/7 до 1/2 внутреннего диаметра рабочей камеры.8. Пылеуловитель по п.1, отличающийся тем, что высота направляющих лопаток на оси равна нулю.